专利名称：天然气等超临界压力深冷液化气体贮运罐装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于天然气等气体超临界压力条件下深冷液化气体的贮存和运送用的贮罐装置。
众所周知，具有多种用途的氢、氧、氮、氦及以甲烷为主要成份的在国际上已得到广泛应用的环保能源-天然气等气体，在常温常压下均呈气态，如直接进行贮存和运送，必然会因体积庞大而带来不便，难以满足使用要求；而通过常温下的高压压缩贮存(如达15-30MPa)，如高压气瓶虽能将气体体积显著缩小，但如要扩大容量，又会发生高压贮存和运送的困难，并显著增加不安全因素。目前全世界天然气产量平均以每年120％的速度增长，这种被称为世界能源三大支柱之一的公害较少的环保能源估计年产量已达1亿吨，因此提供一种用于天然气等气体的实用高效的贮存和运送贮罐的技术装置已成为十分迫切的任务。人们早于1914年就想到能将气体体积缩小到1/600倍的气体液化技术来解决天然气的液化贮存和运送的技术问题。
目前天然气和氢、氧、氮、氦等气体液化的贮存和运送贮罐，基本都是按常压或以不高于0.4MPa内压进行常规压力容器技术设计制造的，其贮液内容器和真空绝热外容器均为通常的单层结构(参见徐烈等编著，低温压力容器-设计、制造与使用，北京，机械工业出版社，1984；或郑津洋、陈志平编著，特殊压力容器，北京，化学工业出版社，1997)。
这种现有的液化气体的贮存运送贮罐存在以下严重不足之处1.罐内液化气体从出入口处蒸发速率高，冷损量大、贮存和运送周期短。因为在常压条件下，液化气体的沸点温度很低，即使沸点较高的液化天然气的沸点也是低至-162℃，又因内容器和外容器采用单层结构，外界温度易影响罐内状态，很低沸点的液化气体极易蒸发为气体逸出，随着罐注时间的推移，如不及时使用和运送，甚至可能仅剩下贮液空罐，造成的技术上和经济的损失往往非常严重。以天然气为例，以平均日蒸发率1％计，按世界各国1亿吨/年产量计算，则其蒸发损失至少将超过1百万吨/年。在人类进入新世纪之际，作为极其重要的世界性的环保能源，这种技术状况显然应当尽快改变。
2.使用安全性差。由于贮罐内的液化气体蒸发速率高，易增大压力，对于这种单层结构的贮罐又无抑爆抗爆以及在线安全自动报警监控装置，在使用或长途运输过程中稍有不慎易产生爆炸等灾难性事故。
本实用新型目的是要提供一种深冷液化气体的贮存与运送贮罐，可显著减小所贮存液化气体的蒸发速率和大大延长贮存与运送周期；具有抑爆抗爆特性和在线安全状态自动报警监控性能。
为实现上述目的采取的技术方案中应用到的现有技术包括中国发明专利《新型扁平绕带圆筒形压力贮罐》专利号为ZL85100291.9；中国实用新型专利《全双层中、低压压力容器》专利号为ZL95226014.3；以及中国发明专利《新型压力容器在线安全状态自动报警监控装置》专利号为ZL86108606.6。
技术方案的实质内容是本贮运罐内部有一个内承压容器安装在其外面的外真空容器中，在内承压容器与外真空容器之间还有真空绝热层，贮罐安装有深冷液化气体出口接管及深冷液化气液体进口接管，并装有相应截止阀和安全阀与进出口相连。技术方案的结构特点是灌注液化气体的内承压容器壁厚不是根据常压设计，而是根据深冷液化气体稍大临界压力设计，例如液化天然气取其临界压力4.5MPa的1.1倍设计，可取超临界压力5MPa作为强度设计内压来计算确定内承压容器的壁厚。紧靠内承压容器内壁外面采用钢带缠绕或全双层结构，内承压容器壁上设置在线安全状态自动报警检控系统的进出口接管并与在线安全状态自动报警监控装置连通；在外真空容器的外面设有两层螺旋形绕带构成的密封螺旋形导槽结构，内承压容器内的深冷液化气体出口接管设在相应的螺旋导槽处；贮运罐设有冷量补给调节装置，并装有连接螺旋导槽的出口接管与进口接管。
本实用新型的优点1.显著减小贮存液化气体的蒸发速率和显著延长贮运时间。因外真空容器密封螺旋导槽内的深冷液化气体蒸发出的冷气或从贮罐冷量补给调节装置输入的冷气，使包装在内承压容器外面的外真空容器内温度很低，有助于液化气体蒸发速率的降低；内承压容器按超临界压力设计，使液化气体贮存压力可从常压提高到超临界压力，从而使液化气体贮存温度从很低的沸点温度提高到临界温度，其间的差值往往较大，非常有利于提高贮运周期，这对往往需要长期贮运的经济建设和国防建设都有重大意义；2.由于内、外容器均采用绕带结构，并设在线安全状态自动报警监控装置，故具有良好的抑爆抗爆特性，能有效地免除伤害性事故的发生，保证使用安全；3.由于提高了液化气体贮存压力，在对灌瓶正常供气的情况下，可实现液化气体对外自动排液灌装，能显著提高工作效率。
参照附图详细说明技术方案的实施方式。
图1为本实用新型的结构示意图；图2为图1中外真空容器1的壁部4的局部放大示意图。
如图1所示，内承压容器2的壁部3可采用具有在线安全状态自动报警监控的钢带缠绕结构，当壁厚较薄时也可采用全双层结构；在内承压容器外面设有真空绝热层5，可采用珠光砂粉末或喷铝涤纶薄膜多层包扎而成；在真空绝热层5的外面是外真空容器1，如图2所示，外真空容器壁部4的内壁4-1外面有两条钢带缠绕的螺旋形绕带4-2和4-3，二者密封焊接，其中形成密封的螺旋形导槽4-4，内承压容器内深冷液化气体出口接管7相接在螺旋形导槽，以便深冷液化气体蒸发的冷气从该接管处流至螺旋导槽内，贮罐外还设有冷量补给调节装置23，该装置系统与螺旋导槽出口接管9和进口接管19连通；内承压容器的深冷液化气体出口接管7连接有截止阀13和安全减压阀14，深冷液化气液体进口接管10与截止阀15相连；外真空容器外壁设有效果良好的保冷层6；如图1中所示内承压容器有牵制固定装置8和弹簧缓冲器11分别固定安装于外真空容器端盖内壁上，内承压容器在外真空容器内部设有支承装置16；为合理支承贮运罐和调节热胀冷缩，在外真空容器设有支承与限位装置12；内承压容器设有排污管17；内承压容器设有在线安全状态自动报警检控装置22并与内承压容器相应的进出口接管18、21相连；贮运罐设有人员进出口20；以便装接接管和进行内部检查，贮运罐设有地面支承底架或汽车拖运底盘或火车底架24。
本实用新型适用于大型深冷液化气体的贮运罐。贮罐内径可从1000mm-3000mm、容积为10-200m3或更大的各种贮运罐，材料采用9％镍钢或不锈钢，其壁厚将随内径大小不同从14-40mm范围内变化。壁厚较薄时以采用全双层结构为宜，而壁厚较大时如24-40mm，则以采用钢带缠绕为宜，其外真空容器均能满足真空外压刚度的要求。
权利要求1.天然气等超临界压力深冷液化气体贮运罐，包括内承压容器、外真空容器、真空绝热层、深冷液化气体出口接管、深冷液化气体液体进口接管并设相应截止阀和安全阀，其特征是内承压容器(2)的内壁外是钢绕带或全双层结构，内承压客器壁厚结构尺寸按相应液化气体超临界压力确定，内承压容器壁上设安全监控进出口接管(18)、(21)分别与在线安全状态自动报警检控装置(22)连通；在外真空容器(1)的内壁(4-1)外面设两层螺旋形绕带(4-2)、(4-3)，二者构成密封的螺旋形导槽(4-4)；内承压容器内的深冷液化气体出口接管(7)设在相应螺旋导槽处；冷量补给调节装置(23)连通螺旋导槽的出口接管(9)与进口接管(19)。
专利摘要用于天然气等气体的超临界压力深冷液化气体的贮运罐装置,主要解决降低液化气体蒸发速率、延长贮运周期和使用安全可靠。其结构方案特点是内承压容器壁部采用绕带或全双层结构,设有在线状态自动报警检控系统装置;外真空容器壁部由两层绕带构成螺旋形导槽,液化气体出口接管设在相应螺旋导槽处,另设冷量补给调节装置与螺旋导槽连通,使螺旋导槽内持有冷气;内承压容器壁部尺寸按相应液化气体超临界压力计算确定。
文档编号F17C1/00GK2389281SQ9924596
公开日2000年7月26日 申请日期1999年10月8日 优先权日1999年10月8日
发明者朱国辉, 朱立, 吴宝发, 徐宪文 申请人:朱立